CN100342176C - 远红外线辐射触媒应用于燃烧器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外线辐射触媒应用于燃烧器的方法，其特征在于，在燃烧器内涂覆红外线辐射触媒，或设置红外线辐射处理器。由于，红外线辐射触媒涂覆在燃烧器内与燃料或助燃空气接触的燃料、助燃空气输送系统，或燃料、助燃空气过滤系统，或燃烧系统，或炉头，或燃料储存装置等部位，使得燃料和助燃空气受到红外线辐射触媒的活化作用，燃料分子团和分子本身细化；助燃空气活化。在燃烧过程中，助燃空气与燃料更加充分地接触并更加充分地发生反应，燃烧更加充分，燃烧率与发热效率提高，有害气体减少甚至不产生。表面涂覆的工艺最大限度地节约了红外线辐射触媒的原料。

Description

远红外线辐射触媒应用于燃烧器的方法

技术领域

本发明涉及一种远红外线辐射触媒应用于燃烧器的方法。

背景技术

在当今世界，一方面能源紧张已经成为世界性的难题，另一方面燃料燃烧不充分而造成的环境污染也时刻困扰着人们，到现在为止人们还没有找到价格合理，简单易得且干净健康的替代能源，因此，如何最大程度地利用现有能源，尤其是石油和天然气，同时减少污染，已经成为全世界关注的焦点。人们一直在尝试以各种方式节约能源，这其中包括改进燃烧器的结构，使得燃料能够更加充分地燃烧，增大燃烧率和发热效率，减少有害气体的产生，也包括改进燃料的成分，使得燃料能够更加充分的燃烧，甚至牺牲燃料的燃烧率来进行废气处理，减少有害气体的产生。但是这些方法都只能有限的范围内改进燃料的燃烧率和发热效率，由于燃料，尤其是液体燃料，在范德华力的作用下有形成分子团的倾向，即使将液态燃料充分汽化，所得到的液滴仍然至少包含数百个分子，而内燃机内一次燃烧冲程的时间相当短，只有0.001秒，在这么短的时间内，液滴内部的分子难以充分燃烧，这不仅降低了燃料的燃烧率和发热效率，也产生了大量的有害气体，污染环境；有些燃料分子的分子链较长，如重油，也难以充分燃烧。人们发现：远红外线可以增加燃料分子的内能，提高燃料分子和助燃空气分子的热运动速度，使得分子团不稳定，细化燃料分子团，从而增大燃料与助燃气体的有效接触面积；远红外线还可以打断燃料的碳链，使得部分液态燃料分子本身细化为较小的分子；远红外线能加速助燃空气热运动的速度，令空气中的氧分子性质更加活跃，甚至在较强的辐射下失去部分电子而变为氧离子，从而使得氧与燃料的结合更加容易，令燃烧更加充分，达到节约能源的目的。研究发现，同一物质对不同频率的远红外线的吸收效率不同，因此不同频率的远红外线对不同分子量的燃料具有不同的细化作用，有些频率对轻油更加有效，有些频率对重油效果显著。

通过进一步的研究，人们发现一类纳米催化远红外线辐射材料在一定温度下，能将热能转换成远红外线光能，调整纳米催化远红外线辐射材料的配方，可得到辐射不同频率的远红外线辐射材料，且不同配方的远红外线辐射材料的工作温度也不相同，有些在室温下已经有很好的转化效果，有些则需要在较高温度下才有比较理想的转化效果。通常情况下，用于处理重油的远红外线辐射材料需在较高的温度下工作。

这类远红外线辐射材料是一种功能性陶瓷，是用无机氧化物Zr、Fe、Mn、Ni，加入微量纳米催化剂Ni、Cu、Zn，用电子陶瓷生产工艺在高于1300℃的高温下烧结而成。该远红外线触媒起到将热能转换成远红外线光能的作用的只是表面的部分，中心部分的材料对该转换基本没有贡献。如果在该远红外线材料中加入稀土元素，得到远红外线触媒，则该触媒辐射远红外线的强度大幅度提高。

中国拥有的稀土资源占世界已探明储量的85％，如果能将这一技术应用到工业生产和交通器具甚至民用燃烧器上，必将对缓解我国乃至世界能源紧张和环境污染的危机产生重大意义。

中国专利《油气燃料增值器》(申请号：01253745.4)公开了一种油气燃料增值器，是用不锈钢金属丝网制成一容器，容器两端有不锈钢金属丝网盖子，盖子与容器之间用连接圈连接，金属丝网容器内放置若干颗粒状远红外线辐射元件，金属丝网连同其内的远红外元件，放入发动机的油箱内或气缸中；所述远红外辐射元件，是用无机氧化物Zr、Fe、Mn、Ni，加入微量纳米催化剂Ni、Cu、Zn，用电子陶瓷生产工艺制成具有圆柱形、球形颗粒。

上述技术方案在一定程度上节约了燃油，取得了节油的效果，但是，这些技术方案也同时具有一些固有的缺点：第一，由于对触发远红外线起作用的只是材料表面薄薄的一层，所述颗粒状远红外辐射元件的中心部位无法起到有益作用，造成了资源的严重浪费；第二，上述技术方案只能在发动机的油箱内或气缸中对燃料进行处理，无法对助燃空气进行处理，也无法在燃料输送过程中对燃料进行处理，不能充分发挥远红外线辐射材料节约能源的潜能；第三，将上述技术方案应用于机动车辆等时，在气缸中放入上述金属丝网容器，随着车辆的颠簸，可能会刮伤气缸表面，造成汽缸与活塞密封不良，降低内燃机的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种远红外线辐射材料应用于燃烧器的方法，通过这种方法，可以对燃料和助燃空气进行充分地活化；能最大限度地节约资源；没有对燃烧器产生任何损伤的危险。

一种远红外线辐射触媒应用于燃烧器的方法，所述燃烧器由炉头，油、气输送管道，油、气过滤装置，燃料储存装置和燃烧室构成，在燃烧器内涂覆远红外线辐射触媒，或设置远红外线辐射触媒处理器，其特征在于，在燃烧器的炉头涂覆远红外线辐射触媒。

由于，远红外线辐射触媒涂覆在燃烧器内与燃料或助燃空气接触的燃料、助燃空气输送系统，或燃料、助燃空气过滤系统，或燃烧系统，起到了活化燃料和助燃空气的作用。尤其是在炉头，即燃料喷嘴等部位涂覆远红外线触媒，进一步活化燃料和助燃空气，燃料分子团和分子本身进一步细化；助燃空气也进一步活化。在燃烧过程中，助燃空气与燃料更加充分地接触并更加充分地发生反应，燃烧更加充分，燃烧率与发热效率提高，有害气体减少甚至不产生。表面涂覆的工艺最大限度地节约了远红外线辐射触媒的原料，同时，远红外线辐射触媒真正起作用的只是表面的一层，所以不会造成功效的下降；本发明没有在燃烧器的燃烧系统中增加附加的设备，保障了燃烧器不因本发明的应用而受损伤。

具体实施方式

本发明可广泛运用于各种燃烧器。

实施例1

如图1所示，将本发明应用于单缸四行程汽油机。

在单缸四行程汽油机的燃烧系统，即汽缸2内表面和活塞3表面涂覆远红外线辐射触媒1。

在单缸四行程汽油机的助燃空气输送系统，如空气滤清器4后面的助燃空气通道5内表面涂覆远红外线辐射触媒1，并设置加热器6。

在单缸四行程汽油机的燃料输送系统，如燃料进入化油器7之前的燃料输送通道上设置远红外线辐射触媒处理器10，并设置加热器6。

在油箱8，燃油滤清器9上涂覆远红外线辐射触媒1。

在油、气管路上涂覆远红外线辐射触媒，图中未表示。

在化油器和空气过滤系统，如空气滤清器内涂覆远红外线辐射触媒。图中未表示。

所述加热器为电热器或与流体燃料通道并列设置的加热流体通道，加热流体通道有流体入口和出口，该加热流体通道与流体燃料通道共用一个以上的通道壁，或两通道的通道壁相互接触。所述加热流体可以是汽缸内排出的高温废气。

所述远红外线辐射触媒处理器包括流体燃料通道，通道两端装有油，气燃料的入口和出口，其特征在于，远红外线辐射触媒涂覆在流体燃料通道的内表面。

助燃空气经过表面涂覆远红外线辐射触媒1的助燃空气通道5，经过远红外线辐射触媒1辐射的远红外线的活化处理，进入汽缸2的助燃空气中的氧的性质更加活泼；燃料在油箱8中经过远红外线辐射材料的处理，经过燃油滤清器9进一步细化，经过远红外线辐射触媒处理器10中的远红外线触媒发射的远红外线的活化处理，进入化油器7的燃料分子团变得更细小，有利于汽化成更加细小的液滴；助燃空气与汽化后的燃料经过涂覆了远红外线辐射触媒1的喷射管道进入汽缸2，进一步经过涂覆在汽缸2和活塞3表面的远红外线触媒发射的远红外线的活化处理，使得燃料与然空气性质更加活泼，更加容易发生充分的燃烧反应。

由于燃料充分燃烧，燃烧率和发热效率提高，相同分量的燃料可以产生更大的热能，或者说产生相同的热能，只需要消耗更少的燃料；同时，由于燃料的充分燃烧，减少了排放到空气中的一氧化碳等有害气体，汽缸废气出口处的“积碳”现象也会根本消除。

另外，由于远红外线触媒1是一种陶瓷材料，是热的不良导体，涂覆在汽缸2和活塞3表面的远红外线辐射触媒1有效地隔绝了热的传导，对活塞和汽缸起到了一定的保护作用。

实施例2

如图2所示，将本发明应用于燃气锅炉。

在燃油锅炉的燃烧系统，即燃烧室内涂覆远红外线辐射触媒1。

在燃油锅炉的燃料输送系统，即供油管上设置远红外线辐射触媒处理器10，并设置加热器6。

在燃油锅炉的助燃空气输送系统，即助燃空气通道5内表面涂覆远红外线辐射触媒1，并设置加热器6。

在燃油锅炉的炉头11上涂覆远红外线辐射触媒1。

在油箱8和燃油滤清器9上涂覆远红外线辐射触媒1。

在燃油锅炉的油、气过滤系统涂覆远红外线辐射触媒1。图中未表示。

其余与实施例1相同。

助燃空气经过表面涂覆远红外线辐射触媒1的助燃空气通道5，经过远红外线辐射触媒1辐射的远红外线的活化处理，进入燃烧室12的助燃空气中的氧的性质更加活泼；燃料在油箱中及经过燃油滤清器时受到远红外线辐射触媒发射的远红外线的活化，再经过远红外线辐射触媒处理器10中的远红外线触媒发射的远红外线的活化处理，进入燃烧室的燃料分子团变得更细小，有利于汽化成更加细小的液滴；助燃空气与汽化后的燃料经过炉头11的喷射进入燃烧室12，进一步经过涂覆在燃烧室表面的远红外线触媒发射的远红外线的活化处理，使得燃料与然空气性质更加活泼，更加容易发生充分的燃烧反应。

由于燃料充分燃烧，燃烧率和发热效率提高，相同分量的燃料可以产生更大的热能，或者说产生相同的热能，只需要消耗更少的燃料；同时，由于燃料的充分燃烧，减少了排放到空气中的一氧化碳等有害气体，且燃烧室废气出口处的“积碳”现象也会根本消除。

另外，由于远红外线触媒1是一种陶瓷材料，是热的不良导体，涂覆在燃烧室表面的远红外线辐射触媒1有效地隔绝了热的传导，对活塞和汽缸起到了一定的保护作用。

实施例3

如图3所示，将本发明应用于民用引射型大气式燃气燃烧器。

将远红外线触媒1涂覆于民用引射型大气式燃气燃烧器的表面，尤其是引射管内表面、火盖板21表面、燃烧器外壳23表面。

由于民用引射型大气式燃气燃烧器在使用时温度已经很高，因此不必添加任何附加的加热器来提高远红外线触媒1的工作效率。

助燃空气经过引射管和燃烧器外壳23中部的通道进入燃烧反应发生地，在经过涂覆在引射管和燃烧器外壳23上的远红外线触媒1的活化处理后，助燃空气中的氧性质变得更加活泼；气体燃料经过涂覆在引射管和燃烧器外壳23上及火盖板21上的远红外线触媒1的活化处理后，也变得更加活泼，且部分分子链断裂，分子更加细小，有利于与氧更充分接触并发生反应，燃烧更加充分，发热效率和燃烧率提高，有害气体减少。

Claims (4)

1.一种远红外线辐射触媒应用于燃烧器的方法，所述燃烧器由炉头，油、气输送管道，油、气过滤装置，燃料储存装置和燃烧室构成，在燃烧器内涂覆远红外线辐射触媒，或设置远红外线辐射触媒处理器，其特征在于，在燃烧器的炉头涂覆远红外线辐射触媒。

2.根据权利要求1所述的远红外线辐射触媒应用于燃烧器的方法，其特征在于，在燃烧器的助燃空气输送管道涂覆远红外线辐射触媒，或设置远红外线辐射触媒处理器。

3.根据权利要求1所述的远红外线辐射触媒应用于燃烧器的方法，其特征在于，在助燃空气过滤系统涂覆远红外线辐射触媒，或设置远红外线辐射触媒处理器。

4.根据权利要求1所述的远红外线辐射触媒应用于燃烧器的方法，其特征在于，在涂覆远红外线辐射触媒处或远红外线辐射触媒处理器上设置对远红外线触媒提供热量的供热装置，所述供热装置为与流体通道并列设置的加热流体通道，加热流体通道有流体入口和出口，该加热流体通道与流体通道共用一个以上的通道壁，或两通道的通道壁相互接触。

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